УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СНАРЯЖЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ТАБЛЕТКАМИ Российский патент 1997 года по МПК G21C21/02 

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при снаряжении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) топливными таблетками.

Известно устройство для ввода радиоактивных таблеток в трубчатую емкость [1] Устройство содержит стыковочный узел с каналами для ввода оболочки и таблеток и зажимную муфту для обеспечения неподвижности входа оболочки.

Недостатком этого устройства является невысокая производительность, возможность заклинивания таблеток в оболочке при их введении, отсутствие пылеотсоса, что также повышает вероятность заклинивания и приводит к необходимости введения операции протирки конца изделия перед сваркой заглушки.

Известно устройство для загрузки топливных таблеток в твэлы пруткового типа [2] включающее стол для размещения таблеток в твэлы, закрепленные в верхней части стола и расположенные соосно с таблетками, и вибрирующее устройство, соединенное со столом для передачи вибрации, причем вибрирующее устройство соединено со столом для передачи вибрации таким образом, что, когда это устройство вибрирует, стол может колебаться, совершая движение, направленное вперед-вверх, назад-вниз, заставляя продвигаться каждую таблетку в твэл пруткового типа на расстояние, предопределенное временем каждого цикла.

Устройство обеспечивает высокую производительность снаряжения твэлов. Недостатком этого устройства является его большая энергоемкость, связанная с наличием мощного вибратора и большого количества металлоконструкций. Это обусловлено необходимостью обеспечить жесткость стола не только в продольном, но и в поперечном направлении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для загрузки таблеток ядерного топлива [3] (прототип). Устройство содержит основание, поддерживающее раму, на которой смонтирована плита, имеющая несколько желобов, в которых расположены топливные таблетки. Против рамы установлен подвижной стол, снабженный вибрационным приводом, а на столе размещены оболочки твэлов. Рама и стол наклонены под определенным углом по отношению к горизонтали. Между концами плиты и столом установлено переходное устройство, обеспечивающее вход таблеток в оболочку. Устройство снабжено подвижным блоком с рычагами, снабженным электрическим приводом для осевого перемещения. Устройство снабжено системой контроля наполнения.

При включении привода блок с рычагами перемещается и передвигает с желобов плиты топливные таблетки через переходное устройство в оболочки, включается вибропривод, стол осуществляет наклонные возвратно поступательные движения, таблетки движутся в оболочки и заполняют полностью их. Наклонное расположение стола способствует этому.

Указанное устройство имеет следующие недостатки: значительное количество ручных операций, а именно: установка оболочек и закрепление их на столе, вставка переходных втулок в переходном устройстве, размещение таблеток в желобах на плите. Одним из существенных недостатков является высокая энерго- и металлоемкость, сложность конструкции.

Изобретение направлено на решение задачи по снижению энерго- и металлоемкости, упрощение конструкции и улучшения эксплуатационных характеристик устройства для снаряжения твэлов.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для горизонтального снаряжения оболочек твэлов таблетками, содержащем раму с размещенными на ней виброприводом, вибропитателем в виде чаши с таблетками и стыковочным элементом, вибропривод выполнен в виде кулачкового механизма, подпружиненный толкатель которого имеет возможность взаимодействия со штангой с закрепленной на ней оболочкой, а штанга, в свою очередь, имеет возможность воздействия тангенциально через шарнир с закрепленной на оси чашей с таблетками, при этом толкатель и штанга с оболочкой имеют возможность совершать поступательные, а чаша угловые синхронные и синфазные колебательные движения, и кулачковый механизм выполнен с законом перемещения толкателя во всех фазах движения, удовлетворяющим математическому выражению:
S 0,5•g•K•t²,
где S перемещение толкателя, м;
g ускорение свободного падения, м/с²;
K > K_t для фазы движения вперед;
K < K_t для фазы движения назад;
K_t коэффициент трения между таблеткой и материалом оболочки;
t текущее время фазы движения толкателя, с.

По сравнению с известными аналогами, в том числе и с прототипом, использование вибропривода в виде кулачкового механизма, подпружиненный толкатель которого взаимодействует с штангой только в осевом направлении, не требует усиленного основания, массивного стола, большой мощности двигателя вибропривода, так как вся колебательная система имеет высокую жесткость в продольном направлении. При этом необходимая производительность процесса снаряжения твэлов легко регулируется путем изменения скорости вращения двигателя.

Задание различных ускорений толкателя вибропривода (см. отличительные признаки формулы изобретения) в фазах движения вперед и назад создает условия для движения таблеток в оболочку.

Синхронные и синфазные осевые колебательные движения штанги и закрепленной на ней оболочки обеспечивают таблетками легкое скольжение по лотку чаши, стыковочному элементу оболочки с чашей и внутри оболочки. При этом исключены соударения торцев таблеток и уменьшена вероятность повреждения таблеток.

На фиг. 1 изображено устройство для снаряжения твэлов, вид спереди, на фиг. 2 вид сверху; на фиг. 3 вид А и Б крепление штанги, ролика, толкателя и кулачка; на фиг. 4 разрез по В-В показан кронштейн, закрепленный на штанге, и расположение штанги в направляющих скольжения; на фиг. 5 вид Г на стыковочный элемент; на фиг. 6 вид Д, вид сверху на чашу и стыковочный элемент в месте выхода таблеток из чаши.

Устройство содержит вибропривод, выполненный в виде кулачкового механизма и состоящий из профильного кулачка 1, установленного на валу подшипникового узла 2, связанного с электроприводом 3, и толкателя 4 с роликом 5. Толкатель установлен на пружинных рессорах 6 и взаимодействует с вышеупомянутым кулачком 1. На штанге 7 закреплена через кронштейны 8 оболочка 9. Один конец штанги скреплен жестко с толкателем, а другой конец имеет возможность взаимодействия тангенциально через шарнир 10 с закрепленной на оси чашей 11. Штанга 7 установлена в направляющих 12 с возможностью горизонтального перемещения. Чаша 11 снабжена направляющей деталью 13. На штанге 7 установлен стыковочный элемент 14, выполненный в виде соединительного ложемента между деталью 13 и переходником 15. так как снаряжение оболочек таблетками является операцией пылящей, то чаша 11, стыковочный элемент 14 с переходником 15, а также открытый конец снаряжаемой оболочки 9 помещены в герметичный перчаточный бокс 16. Все устройство смонтировано на неподвижной раме 17.

Устройство работает следующим образом.

Загерметизированная с одной стороны оболочка 9 транспортным механизмом 18 подается на поддерживающие кронштейны 8, а затем открытый конец оболочки вводится в переходник 15 и закрепляется.

При вращении вала электропривода 3, профильный кулачок 1, совершая вращательное движение, воздействует на ролик 5 толкателя 4, и штанга 7 с закрепленной на ней оболочкой 9 перемещается в осевом направлении, одновременно поворачивая чашу 11 в горизонтальной плоскости на соответствующий перемещению штанги 7 угол. Возврат толкателя 4, штанги 7 с оболочкой 9 и чаши 11 в исходное положение осуществляется пружинными рессорами 6. Таким образом, штанга 7 с оболочкой 9 совершает поступательные, а чаша 11 угловые синхронные и синфазные колебательные движения, заставляя таблетки 19, лежащие на дне чаши 11, перемещаться (скользить) по лотку чаши и, выходя через деталь 13, далее через стыковочный элемент 14 и переходник 15 в оболочку 9. Единый виброручей, образованный лотком чаши 11, стыковочным элементом 14, переходником 15 и оболочкой 9, обеспечивает беспрепятственное плавное скольжение таблеток 18 без соударений и заторов, исключая сколы и др. повреждения.

Испытания устройства показали, что простота, надежность, небольшая металло- и энергоемкость, регулируемая частота вращения электропривода обеспечивают улучшение эксплуатационных характеристик установки снаряжения твэлов и ее производительность и позволяет утверждать, что предлагаемое изобретение полезно, необходимо.

Источники информации.

1. Устройство для ввода радиоактивных таблеток в трубчатую емкость. Патент Франции N 2522436, кл. G 21 C 21/02, 1983.

2. Устройство для загрузки топливных таблеток в тепловыделяющие элементы пруткового типа. Заявка Франции N 2257130, кл. G 21 C 21/02, 1975.

3. Устройство для загрузки таблеток ядерного топлива. Патент Франции N 2188253, кл. G 21 C 21/02, 1973.

Использование: изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при снаряжении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерным топливом (таблетками). Устройство содержит вибропривод, выполненный в виде профильного кулачка, приводимого во вращательное движение от электропривода. Кулачок воздействует на подвижное звено, выполненное в виде штанги, с закрепленной на ней оболочкой твэла. Штанга воздействует через шарнир на чашу, установленную с возможностью поворота. 6 ил.

Устройство для горизонтального снаряжения оболочек твэлов таблетками, содержащее раму с размещенными на ней виброприводом с подвижным звеном, вибропитателем с таблетками и стыковочным элементом, отличающееся тем, что вибропривод выполнен в виде кулачкового механизма, установленного с возможностью взаимодействия с подвижным звеном, выполненным в виде штанги с закрепленной на ней оболочкой твэла, при этом штанга установлена с возможностью взаимодействия через шарнир с вибропитателем, выполненным в виде чаши, установленной с возможностью поворота.